미시 네트워크

네트워크 내부에서 데이터가 실제로 어떻게 움직이는지를 다룬다. 프로토콜 체계, OSI·TCP/IP 참조 모델, 캡슐화·역캡슐화, 트래픽 지표까지 미시적 관점에서 정리한다.

Seobway · · 12분

미시 네트워크란?

거시 네트워크가 ISP, CDN, IXP 같은 인프라 구조를 다뤘다면,
미시 네트워크는 데이터가 두 노드 사이를 실제로 이동하는 방식을 다룬다.

패킷 하나가 출발지에서 목적지로 전달되는 과정에는 수십 가지 규칙이 동시에 적용된다.
그 규칙 체계가 프로토콜(Protocol)이며, 프로토콜은 계층 구조로 조직되어 역할을 분담한다.

%% desc: 미시 네트워크의 핵심 주제들이 어떻게 연결되는지 보여주는 개념 지도
flowchart TD
  subgraph 프로토콜["프로토콜 계층"]
    PS[패킷 교환]
    IP_ARP[IP · ARP]
    HTTP[HTTP · HTTPS]
    TCP_UDP[TCP · UDP]
  end

  subgraph 모델["참조 모델"]
    OSI[OSI 7계층]
    TCPIP[TCP/IP 모델]
  end

  subgraph 캡슐화["데이터 흐름"]
    ENC[캡슐화 · 역캡슐화]
    PDU[PDU — 비트 · 프레임 · 패킷 · 세그먼트]
  end

  subgraph 트래픽["성능 지표"]
    BW[대역폭]
    TH[처리율]
    PL[패킷 손실]
    CG[혼잡 · 과부하]
  end

  프로토콜 --> 모델
  모델 --> 캡슐화
  캡슐화 --> 트래픽

프로토콜 — 통신의 규칙

인터넷은 단일 회사가 설계한 시스템이 아니다.
수천 개의 서로 다른 장비, 운영체제, 애플리케이션이 공통 규칙 없이는 통신할 수 없다.
그 공통 규칙이 프로토콜이며, 인터넷은 수십 개의 프로토콜이 계층적으로 맞물려 동작한다.[1]

현대 인터넷이 채택한 핵심 원칙은 패킷 교환(Packet Switching)이다.
Paul Baran(1962)과 Donald Davies(1965)가 독립적으로 제안한 이 방식은,
데이터를 패킷 단위로 쪼개어 공유 경로를 통해 동적으로 전달한다.

계층 대표 프로토콜 역할
응용 HTTP, HTTPS, DNS 애플리케이션 간 데이터 교환
전송 TCP, UDP 프로세스 간 통신, 신뢰성 제어
네트워크 IP, ARP 주소 지정, 경로 선택
링크 Ethernet, Wi-Fi 인접 노드 간 프레임 전달

참조 모델 — 계층으로 보는 네트워크

복잡한 통신 과정을 이해하고 표준화하기 위해 두 가지 참조 모델이 사용된다.

OSI 7계층 모델은 ISO가 1984년 국제 표준으로 발표한 이론 모델로,
네트워크 기능을 7개 계층으로 구분해 각 계층의 책임 범위를 명확히 정의한다.

TCP/IP 모델은 ARPANET에서 실제 구현된 4계층 실용 모델로,
현재 인터넷의 실질적 기준이다.

%% desc: OSI 7계층과 TCP/IP 4계층 모델의 대응 관계
flowchart LR
  subgraph OSI["OSI 7계층"]
    direction TB
    O7[7. 응용]
    O6[6. 표현]
    O5[5. 세션]
    O4[4. 전송]
    O3[3. 네트워크]
    O2[2. 데이터링크]
    O1[1. 물리]
  end

  subgraph TCPIP["TCP/IP 4계층"]
    direction TB
    T4[응용]
    T3[전송]
    T2[인터넷]
    T1[네트워크 접근]
  end

  O7 --- T4
  O6 --- T4
  O5 --- T4
  O4 --- T3
  O3 --- T2
  O2 --- T1
  O1 --- T1

캡슐화 — 데이터가 헤더를 입는 방법

데이터가 상위 계층에서 하위 계층으로 내려가면서 각 계층의 헤더(Header)가 추가된다.
이 과정을 캡슐화(Encapsulation)라 하고,
수신 측에서 헤더를 제거하며 올라가는 과정을 역캡슐화(De-encapsulation)라 한다.

각 계층에서 다루는 데이터 단위를 PDU(Protocol Data Unit)라고 한다.

%% desc: 송신 측 캡슐화 과정 — 각 계층을 내려갈수록 헤더가 추가되는 구조
flowchart TD
  APP["응용 데이터 (Data)"]
  SEG["세그먼트 (Segment) — TCP/UDP 헤더 추가"]
  PKT["패킷 (Packet) — IP 헤더 추가"]
  FRM["프레임 (Frame) — Ethernet 헤더+트레일러 추가"]
  BIT["비트 (Bits) — 물리 신호로 변환"]

  APP --> SEG --> PKT --> FRM --> BIT

트래픽 지표 — 네트워크 성능 측정

데이터가 네트워크를 통과하는 양과 속도를 이해하기 위해 여러 지표를 사용한다.[2]

깊이 읽기

미시 구조에서 언급된 핵심 개념들을 각각 상세히 다룬 글이다.

프로토콜

참조 모델

데이터 흐름

성능 지표

참고

  1. Protocol (communication), Wikipedia ↩
  2. Network traffic, Wikipedia ↩